JP2018027310A - 空間的に配置された繊維を有する医用パッチ - Google Patents

Abstract

【課題】基質の欠陥を修理するのに使用する多数のファイバーを含む構造体を製造するシステムの提供。【解決手段】多数のポリマーファイバーによって形成された第１層および多数のポリマーファイバーによって形成された構造体である第２層が、所定時間及び環境条件の、少なくとも１つを経て分離するように、構成されているような第１結合法を用いて、前記両層を結合させ、前記第２層が、所定パターンを有するコレクター１０５を提供することと、コレクター１０５を第１極性で帯電させることと、提供されたコレクター１０５上にポリマーを供給するように構成されたスピナレット１２０を、提供することと、スピナレット１２０を、前記第１極性とは実質的に反対の第２極性で帯電させることと、ポリマーが前記第２層を画定する多数のファイバーを形成するように、コレクター１０５上にポリマーをストリームとして供給することとによって形成されている方法。【選択図】図１

Description

多くの病的状態及び外科手術は、種々の、臓器、組織、及び解剖構造に、実質的な欠陥をもたらしている。そのような場合の大部分においては、外科医及び医師は、特殊なタイプの、外科用の、メッシュ、材料、及び／又は足場を、利用して、そのような欠陥を修理することが、要求される。不幸にも、公知の外科用材料の生体内性能は、多くの制限因子によって悪影響となっている。具体的には、既存の合成外科用メッシュは、一般に、不十分な組織統合に至る過剰な繊維症又は乱切、及び、術後疼痛のリスク増大、をもたらす。同時に、公知の生物学的材料は、強い免疫反応、及び、患者の転帰に悪影響を及ぼす異常な組織内部成長、を誘発する。しかも、既存の合成外科用メッシュは、乱切、術後疼痛、運動制限、可動域制限、癒着、感染、びらん、不十分な生体力学特性、及び／又は不十分な術中ハンドリング性を、作り出す。

人間個人の細胞よりも数十から数千倍も小さな、再吸収可能なポリマーファイバーからなる、ナノ加工の又はナノファイバーの、メッシュ又は材料は、移植可能な外科用のメッシュ及び材料のための、特有な基質として、提案されてきている。概して、既存のナノファイバー材料は、公知の外科用メッシュに比して準最適な機械的性能を、有する傾向にある。既存のナノファイバー材料は、種々の外科的応用、又は、生体内配置の前の基礎的な術中ハンドリング性、のために必要とされる、引張強度、引き裂き抵抗、及び破裂強度を、持っていない。この欠如に対抗するために、既存のメッシュは、機械的強度を向上させる手段としての高いファイバー密度を用いて、形成されている。更に、そのような高密度メッシュの利用は、メッシュ内への効果的な細胞内殖を減少させ、天然組織を有するメッシュ統合を減少させ、ポリマーインプラントの生体適合性を低減させる。結果として、増大した厚さ及び／又は強度、及び、有益な細胞及び／又は組織の統合及び生体適合性、を有するナノファイバー材料が、ナノファイバー材料を製造する方法と同様に、必要とされている。

多数のファイバーを含む構造体を製造するシステムである。そのシステムは、所定パターンを有し、第１極性で帯電している、ポリマーコレクターと、ポリマーを供給するように構成されたスピナレットと、を備えており、スピナレットは、スピナレットから供給されたポリマーがファイバーコレクターの前記所定パターン上に多数のファイバーを形成するように、前記第１極性とは実質的に反対の第２極性で帯電している。

多数のファイバーを含む構造体を製造する方法である。その方法は、所定パターンを有するコレクターを提供することと、前記コレクターを第１極性で帯電させることと、提供された前記コレクター上にポリマーを供給するように構成されたスピナレットを、提供することと、前記スピナレットを、前記第１極性とは実質的に反対の第２極性で帯電させることと、ポリマーが前記構造物を画定する多数のファイバーを形成するように、前記コレクター上にポリマーを供給することと、を備えており、前記構造物が、多数の前記ファイバーによって形成された少なくとも２つの密度を、有している。

基質の欠陥を修理する方法である。その方法は、欠陥を有する基質を提供することと、多数のポリマーファイバーから形成されており、多数の密度を有している、構造体を、提供することと、前記基質に前記構造体を適用することと、を備えている。

基質の欠陥を修理するのに使用する構造体を製造する方法である。その方法は、多数のポリマーファイバーによって形成された第１層を、提供することと、多数のポリマーファイバーによって形成されており、多数の密度を有している、第２層を、提供することと、前記第１層及び前記第２層が、所定時間及び環境条件の、少なくとも１つを経て、分離するように、構成されているような、第１結合法を、用いて、前記両層を結合させることと、を備えている。

基質の欠陥を修理するのに使用する構造体である。その構造体は、多数のポリマーファイバーによって形成された第１層と、第１結合法を用いて第１層に結合された第２層と、を備えており、第２層は、多数のポリマーファイバーによって形成された多数の密度を、有しており、第１層及び第２層は、所定時間及び環境条件の、少なくとも１つを経て、分離するように、構成されている。

基質の欠陥を修理する方法である。その方法は、欠陥を有する基質を提供することと、多数のポリマーファイバーから形成されており、多数のポリマーファイバーによって形成された第１層と第１層に結合された第２層とを備えている、構造体を、提供することと、前記基質に前記構造体を付与することと、を備えており、第２層は、多数のポリマーファイバーによって形成された多数の密度を、有しており、第１層及び第２層は、所定時間及び環境条件の、少なくとも１つを経て、分離するように、構成されている。

ここで説明される実施形態は、添付の図面と併せて以下の記載を参照することによって、より理解される。
空間的に配置されたファイバーの構造体を製造するための電界紡糸システムを示す略図である。 図１の電界紡糸システムから取り出されたコレクターを示す略図であり、コレクター上には多数のファイバーが堆積されてパッチを形成している。 図１に示されたコレクター上に堆積された、多数の空間的に配置された電界紡糸ファイバー、を含む医用パッチを、示す図である。 図１に示されたコレクター上に堆積された、多数の空間的に配置された電界紡糸ファイバー、を含む医用パッチを、示す別の図である。 図１に示された固体ファイバースピナレットを示す図である。 図１に示された同軸ファイバースピナレットを示す図である。 多層医用パッチを示す図である。 種々の融合強度を時間と共に使用することによって、図７に示されたパッチのようなパッチの、層間剥離を、示す図である。 図８に示されたパッチのような多層ナノファイバー材料によって修理された再生硬膜の、組織学的断面を、示す図である。 図８に示されたパッチのような多層ナノファイバー材料によって修理された再生硬膜の、組織学的断面を、示す図である。 図８に示されたパッチのような多層ナノファイバー材料によって修理された再生硬膜の、組織学的断面を、示す図である。 図８に示されたパッチのような多層ナノファイバー材料によって修理された再生硬膜の、組織学的断面を、示す図である。 種々の融合の方法及び強度を時間と共に使用することによって、図７に示されたパッチのようなパッチの、層間剥離を、示す図である。 図１に示されたシステム１００を用いて空間的に配置されたファイバーの構造体を製造するための、代表的方法７００のフローチャートである。 図１４に示された方法７００によって製造された構造体又はパッチ層を、融合又は結合させるための、代表的方法７５０のフローチャートである。 図１４、１５に示された方法７００、７５０によって製造された構造体を用いることによって、生体組織の欠陥を修理するための、代表的方法８００のフローチャートである。

ここに示す実施形態は、多数のファイバーを含む医用パッチ（biomedical patch）の使用により、生体組織を修理すること又は医用材料（biomedical material）を補強することを、促進する。そのようなファイバーは、非常に小さな断面直径（例えば１〜３０００ナノメーター）を有しており、よって、ナノファイバー及び／又はマイクロファイバーと言われている。医用パッチは、硬膜に関連してここで説明され、外科用メッシュとして使用するが、ここに示す実施形態は、どんな生体組織にも適用できる。しかも、医用パッチとして述べられているが、整列されたファイバーを有する構造体は、他の目的にも使用できる。したがって、ここに示す実施形態は、医用パッチに限定されない。

実施においては、ここで提供された医用パッチは、細胞増殖を促進し、補強を提供し、「膜」、「足場」、「マトリックス」、「メッシュ」、「インプラント」、又は「基質」と言われる。種々の密度を有する医用パッチは、ここで述べられているように、例えば硬膜のような組織の治癒及び／又は再生を、従来デザインを用いて構成された既存のパッチよりも、非常に早く促進する。

硬膜は、脳及び脊髄を囲む髄膜の最外層を含む膜質結合組織であり、硬膜静脈洞をカバーして支持している。外科用メッシュは、脳神経外科、整形外科、又は再建外科の、手術において、切れたり損傷したり切除されたりした硬膜を、修理、拡張、補強、又は置換するために、しばしば必要とされる。

多くの努力が行われてきたが、硬膜修理に適した外科用メッシュを発展させる試みは、限られた成功しか挙げられていなかった。自家移植（例えば、大腿筋膜、側頭筋膜、頭蓋骨膜）は、重篤な炎症反応や免疫反応を誘発しないので、好ましい。自家移植の潜在的欠点としては、防水閉鎖実現の困難性、瘢痕組織の形成、大きな硬膜欠陥の閉鎖に対する移植材料の不十分な利用性、感染リスクの増大、ドナー側の疾病、及び追加の手術部位の必要性がある。同種移植材料及び異種移植材料は、グラフト溶解、不溶化（encapsulation）、異物反応、免疫学的反応、痙縮、瘢痕化、癒着形成、及び免疫抑制療法由来の毒性誘発副作用のような、有害事象と、しばしば関係している。硬膜代用品としての凍結乾燥されたヒト硬膜は、クロイツェルト・ヤコブ病のような、特にプリオンを含む、伝染病の源として、報告されている。

合成の外科用メッシュ材料に関して、シリコーンのような非吸収性合成ポリマー及び発泡ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）は、異物反応の長期間刺激に起因した肉芽組織形成の誘発を含む、重篤な合併症を、しばしば引き起こす。コラーゲン、フィブリン、及びセルロースを含む、天然吸収性ポリマーは、感染及び疾病伝播のリスクを、示す。結果として、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コー−３−ヒドロキシバレレート）（ＰＨＢＶ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、ＰＬＡ−ＰＣＬ−ＰＧＡ三元共重合体、及びヒドロキシエチルメタクリレートヒドロゲルのような、合成吸収性ポリマーは、硬膜修理のための生分解性インプラント材料として、注目を集めている。ここで述べる方法及びシステムは、これらの材料、及び／又は、医用ポリマーで、実行でき、医用ポリマーは、非吸収性又は吸収性又は合成由来を、問わない。

術後の硬膜の上出来な再生及び／又は修理を促進するために、合成外科用メッシュ又は医用パッチは、ｉ）医用パッチの表面への硬膜線維芽細胞（硬膜に存在する初代細胞タイプ）の接着、ii）医用パッチの周辺からパッチの中心への硬膜線維芽細胞の移動、iii）既存組織の補強又は置換、iv）最小免疫反応、v）硬膜（dural membrane/dura matter）の防水閉鎖、vi）術後及び組織再生／ネオデュラリゼーション（neoduralization）中の天然硬膜の機械的支持、vii）硬膜欠陥の迅速閉鎖、viii）使いやすさの増大、を進展させるべきである。

電界紡糸（electrospinning）は、多数のポリマーからナノスケールファイバーを製造できる実現技術である。電界紡糸されたナノファイバーは、一般に、ランダム配向された不織布マットとして、集められる。一軸方向又は放射状に整列されたナノファイバーのアレイは、ある条件下で得られる。しかしながら、従来のナノファイバー足場は、術後の幾つかの医用又は外科用の応用に必要な、最適な機械的及び生物学的な特性を、欠いている。

ナノファイバー足場の強度を増大するために、足場を特定パターンに特注生産することが非常に有益である。しかも、ナノファイバー材料の多層は、層の意図的分解が許容される方法で融合／結合されている場合には、細胞透過及び／又は組織統合を許容しながら、強度も提供できる。

多くのポリマーは、電界紡糸用に利用可能である。ここで述べる幾つかの実施形態では、硬膜代用品用のナノファイバーは、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）から電界紡糸されたポリマーとして製造される。ポリ（ε−カプロラクトン）は、ＦＤＡに認可された半結晶性ポリエステルであり、非毒性分解産物を伴う生理学的条件下で、そのエステル結合の加水分解によって分解できる。このポリマーは、薬物伝達キャリア、縫合糸、又は癒着バリアの、製造用材料として、人体において広く利用され研究されて来ている。ここで述べるように、電界紡糸されたＰＣＬナノファイバーは、外科用メッシュとして有用な足場を作るのに使用できる。

ここに示す実施形態は、新タイプの人工組織代用品の製造を促進するものであり、それは、ポリマーナノファイバー材料を含み、新たな電界紡糸法によって形成される。このポリマー材料は、不織ナノファイバー（例えば、１〜３０００ナノメーターの直径を有するファイバー）を含み、そのナノファイバーは、配列され又は組織化され、材料シート内で材料シートを横切るパターンに整列される。

図１は、空間的に配列され又は組織化されたファイバーの構造体を製造するための、代表的な電界紡糸システム１００、を示す斜視略図である。システム１００は、多数の補強構造物１１２を含む所定パターン１１０を有する、コレクター１０５を、備えている。システム１００は、また、スピナレット１２０を備えている。

システム１００は、１つ以上のコレクター１０５と１つ以上のスピナレット１２０との間に、電位を作り出すように、構成されている。一実施形態では、コレクター１０５及び構造物１１２は、第１の強度及び極性で帯電されるように、構成されている。例えば、コレクター１０５及び構造物１１２は、１つ以上のコンダクタ１３５を介して１つ以上の電源１３０に、電気接続している。電源１３０は、コレクター１０５及び構造物１１２を、コンダクタ１３５を介して、第１の強度及び極性で帯電させるように、構成されている。

図１に示された実施形態では、コレクター１０５は、パターン１１０を備えている。パターン１１０は、コレクター１０５が実質的に矩形であるように、構造物１１２によって形成された、格子パターンである。他の実施形態では、コレクター１０５は、円形、楕円形、卵形、正方形、及び／又は三角形、又はこれらに限定されない、形状を、有してもよい。一実施形態では、構造物１１２は、リブ１１４、継ぎ目（seam）１１６、及び、ポリマーファイバーを受け及び／又は集めるように構成された表面部１１８を、含んでいる。一実施形態では、リブ１１４は、実質的に円筒形であり、５μｍ〜１００ｃｍの外周を有しており、継ぎ目１１６は、５μｍ〜１００ｃｍの厚さを有する実質的に矩形のものであり、表面部１１８は、リブ１１４及び／又は継ぎ目１１６の間に形成された、空の又は特徴空間（feature space）１１９を充填してなるものである。一実施形態では、表面部は、５μｍ〜１０ｃｍの厚さを有している。代表的な実施形態では、構造物１１２は、鋼鉄、アルミニウム、錫、銅、銀、金、プラチナ、及びそれらの合金又は混合物、又はこれらに限定されない、金属物質の少なくとも一部から、できている。一実施形態では、構造物１１２は、コレクター１０５に塗布されたコーティングを含んでいる。コーティングは、陽極酸化、化学コーティング、材料コーティング（導電性又は非導電性）、及び傾斜コーティング、又はこれらに限らないコーティングを、含む。傾斜コーティングは、ファイバーの連続傾斜（continuous gradients）を作り出すのを促進する。しかしながら、構造物１１２（例えば、リブ１１４、継ぎ目１１６、及び表面部１１８）は、どんな形状でもよく、また、ここで述べるようなパッチの製造を促進する、どんな材料から、作られてもよい。

代表的な実施形態では、パターン１１０は、構造物１１２を空間的に組織化することによって形成される。一実施形態では、構造物１１２（例えば、リブ１１４及び継ぎ目１１６）は、特徴空間１１９が構造物１１２間で１０μｍ〜１０ｃｍの範囲で形成されるように、ノード１１５で相互連結されている。一実施形態では、パターン１１０は、多種の距離が構造物１１２間で形成されるように、多数の空間１１９を、含んでいる。パターンは、対称、繰り返し、及び非対称であるように、形成できる。代表的な実施形態では、コレクター１０５の形状は、コレクター上に形成された医用パッチが追加の支持特性及び／又は補強特性を含むのを、可能にする。その追加の支持特性及び／又は補強特性は、帯電した構造物１１２上に高密度ファイバー堆積を作り出すことによって、及び、特徴空間１１９の上に低密度ファイバー堆積を有することによって、実現される。

例えば、ダイアモンド形状アレイパターン１１０を含むダイアモンド形状コレクター１０５は、ダイアモンド形状コレクター１０５上に製造されるダイアモンド形状パッチが矩形形状パッチ又は円形形状パッチとは異なる機械的特性を有するのを、可能とする。その機械的特性は、引張強度、引き裂き抵抗、末端歪み（terminal strain）、故障メカニズム又は故障率、及び／又は、一軸強度が他に比して大きいような、制御された異方特性であり、又は、これらに限らない。

一実施形態では、パターン１１０は、コレクター面１２７を画定し、スピナレット１２０は、コレクター面１２７から直角に可変距離だけ離れている。例えば、スピナレット１２０は、コレクター面１２７から直角に５０μｍ〜１００ｃｍの距離だけ離れている。或いは、スピナレット１２０は、ここで述べるようなパッチを作り出すのを促進する態様で、水平に及び斜めに又はこれに限らず、コレクター１０５から離れてもよい。

スピナレット１２０は、第１の強度及び／又は極性とは反対の第２の強度及び／又は極性でポリマー１４０を帯電させながら供給するように、構成されている。図１に示されるように、スピナレット１２０は、１つ以上のコンダクタ１４５によって１つ以上の電源１３０に電気接続されている。電源１３０は、コンダクタ１４５を介して１つ以上のスピナレット１２０を第２の強度及び／又は極性で帯電させるように、構成されている。幾つかの実施形態では、電源１３０は、直流、及び／又は、静電電圧又は時変電圧（例えば、１〜５０ｋＶの間）を供給する。一実施形態では、コンダクタ１４５は、正電気を帯びており、コレクター１０５も正電気を帯びている。全ての実施形態では、電源１３０は、電流、電圧、及び／又は電力を調節可能に、構成されている。

一実施形態では、スピナレット１２０は、ポリマー１４０を溶液形態で含んでいる供給機構（dispensing mechanism）１５０に、連結されている。その実施形態では、供給機構１５０は、供給ポンプ１５５によって手動操作される。或いは、供給機構１５０は、ここで述べるようなナノファイバーを供給するように構成された機構によって、自動操作できる。代表的な実施形態では、スピナレット１２０は、ナノファイバーを供給するための金属針を有しており、金属針の開口は、１０μｍ〜３ｍｍの直径を有している。

供給機構１５０がポリマー１４０を加圧するので、スピナレット１２０は、ポリマー１４０をジェット又はストリーム１６０として供給する。一実施形態では、ストリーム１６０は、スピナレット１２０から水平ストリーム又は横向きストリームで供給される。ストリーム１６０は、スピナレット１２０の開口直径と略等しい直径を、有している。ストリーム１６０は、テイラーコーンを形成しながらコレクター１０５に向かって降りる。例えば、ストリーム１６０は、重力の影響で落ちたり、ファイバーと構造物１１２とに分布した電荷によって下方に引かれる。ストリーム１６０が降下するので、ポリマー１４０は、１つ以上の固体ポリマーファイバー１６５を形成する。代表的な実施形態では、ファイバー１６５は固体であるが、ファイバー１６５は、コア又はシェル、多孔性、及び同軸、又はこれらに限らない、構造を、有してもよい。或いは、ポリマー１４０の堆積は、溶媒電界紡糸、フォース電界紡糸、メルト電界紡糸、押出、及びメルトブロー、又はこれらに限らない、ファイバーデポジション法によって、実現できる。

幾つかの実施形態では、導電性又は非導電性の材料で構成されたマスク１６４が、コレクター１０５に付与されて、ファイバー１６５の堆積を操作している。例えば、マスク１６４は、ファイバー１６５がマスク１６４の真下のコレクター１０５上に堆積しないように、スピナレット１２０とコレクター１０５との間に配置される。更に、マスク１６４は、スピナレット１２０がコレクター１０５上のファイバー密度の空間的変動を促進しながらポリマー１４０を供給している間に、スピナレットとコレクターとの間における位置を調節することによって、時変マスクとして、使用できる。マスク１６４は、円形状で示されているが、マスク１６４は、システム１００と共に使用するのに適した、どんな形状（例えば、矩形又は半円形）及びサイズを、有してもよい。或いは又は追加的に、コレクター１０５上のファイバー１６５の堆積は、スピナレット１２０に対するコレクター１０５の位置を調節することによって、又は、スピナレット１２０と、コレクター１０５を構成する電極と、の間に付与される電位を、空間的に変化させることによって、操作できる。例えば、コレクター１０５の一方の側をスピナレット１２０の真下に配置することは、ガウス分布において、コレクター１０５の反対の側に堆積されるよりも多くのファイバー１６５をその一方の側に堆積させる。コレクター１０５上に形成されるファイバーの空間的分布を調節するために、幾つかの実施形態では、集束装置１３８が、特定の特別領域にファイバーの堆積を集束するのに、使用される。その実施形態では、集束装置１３８は、スピナレット１２０と同様の極性で帯電しており、ファイバー堆積が開口の下の空間で実質的に起こるのを可能とする開口を、含んでいる。集束装置１３８は、ここで述べるように、スピナレット１２０からのナノファイバーを受けること、及び、受けたナノファイバーをコレクター１０５上に堆積すること、を可能とする形状を、有している。

図２は、電界紡糸システム１００（図１）から取り出されたコレクター１０５の略図であり、コレクター１０５は、その上に堆積されてパッチ１７０を形成する多数のファイバー１６５を、有している。ファイバー１６５は、構造物１１２（図１）の位置に対応するように、方向付けられている。

パッチ１７０は、明確性のために、図２においては、少数のファイバー１６５で示されている。幾つかの実施形態では、パッチ１７０は、コレクター１０５上に分配された、数千の、数万の、数十万の、又はそれより多い、ファイバー１６５を、含んでいる。数百万のファイバー１６５でも、パッチ１７０は、可撓性及び／又は柔軟性のような、予想通りの特性を、保持する。それ故、予想通りの特性は、硬膜の表面のような、平坦ではない生体組織表面へのパッチ１７０の付与を、促進する。

ファイバー１６５の整列は、種々の密度を有するパッチ１７０を、示す。パッチ１７０は、補強又は構造的完全性が所定の場所に提供されるのを、可能とする。例えば、ファイバーの大きな堆積が、構造的補強を提供する、部分１６７のような、種々の場所に、起こる。したがって、システム１００は、個別の、生物医学的応用又は臨床的及び非臨床的応用のための、特注による材料を作り出すことを、可能とする。

代表的な実施形態では、ファイバー１６５は、１〜３０００ｎｍの直径を有している。一実施形態では、ファイバーは、約２２０ｎｍ（例えば２１５ｎｍ〜２２５ｎｍ）の直径を有する。ファイバー１６５の直径、パッチ１７０の厚さ、及び／又はパッチ１７０内のファイバー密度は、パッチ１７０の耐久性（例えば、引張強度、縫合糸引き抜き強さ、順応性など）に影響する。それ故、ファイバー１６５の直径、パッチ１７０の厚さ、及び／又はパッチ１７０内のファイバー密度は、材料の最終用途の要件に従って選択できる。パッチ１７０は、厚さ及び／又はファイバー密度、分布様式、ポリマー組成、及び／又はパッチ１７０の層の数、を変えることによって、種々の機械的特性を伴って製造される。パッチ１７０の層の数は、電界紡糸システム１００を比較的長期間又は短期間だけ作動させたり、ポリマー溶液を変えたり、化学組成を変えたり、コレクター１０５を変えたり、コレクターデザインを変えたり、及び／又はファイバー堆積の態様を変えたり、することによって、変わる。

図３は、コレクター１０５上に堆積された多数の電界紡糸ファイバーを含む、パッチ１７０の、図３０５である。図４は、コレクター１０５上に堆積された多数の電界紡糸ファイバーを含む、パッチ１７０の、図４０５である。代表的な実施形態では、コレクター１０５は、構造物１１２の上及び実質的に近くに、ファイバーの増大した堆積を、それぞれ提供する。その追加支持及び／又は補強の特性は、帯電した構造物１１２上に高密度ファイバー堆積領域を作り出すこと、及び、特徴空間１１９の上に低密度ファイバー堆積領域を有すること、によって実現される。コレクター１０５は、図３に示された格子パターン及び図４に示された六角形又はハニカムパターンのような、どんなパターン又はパターンの組み合わせを、含むことができる。

図１〜４に示されるように、ファイバー１６５は、固体、コア／シェル、同軸、又は多孔性でもよい。幾つかの実施形態では、ファイバー１６５のサイズ及び／又は構造は、スピナレット１２０の形態及び／又はサイズによって、及び／又はポリマー溶液によって、定まる。ポリマー溶液は、粘度、溶液調製の溶媒又は方法、電圧又は電荷、スピナレット１２０とコレクター１０５との間の距離、及び堆積速度を、含む。図５は、固体ファイバースピナレット１２０Ａの図である。固体ファイバースピナレット１２０Ａは、中心線１８２を画定する截頭円錐体１８０を、備えている。供給端１８４では、円錐体１８０は、環帯１８６を備えている。環帯１８６は、円形開口１９０Ａを画定しており、ポリマー１４０は、開口１９０Ａを通って供給される。固体ファイバースピナレット１２０Ａで製造されたファイバー１６５は、固体組成を有している。

図６は、同軸ファイバースピナレット１２０Ｂの図である。スピナレット１２０Ａと同様に、同軸ファイバースピナレット１２０Ｂは、供給端１８４に、環帯１８６を有する截頭円錐体１８０を備えている。同軸ファイバースピナレット１２０Ｂは、環帯１８６内に配置された中心体１８８Ｂを備えている。環帯１８６及び中心体１８８Ｂは、環状開口１９０Ｂを画定している。したがって、ポリマー１４０が同軸ファイバースピナレット１２０Ｂによって供給されると、ファイバー１６５は、空洞を囲む外壁を有する同軸組成を、有する。同軸ファイバースピナレット１２０Ｂによって供給されたファイバー１６５の外壁は、環帯１８６の内径に相当する外径、及び、中心体１８８Ｂの直径に相当する内径を、画定する。したがって、同軸ファイバー１６５の外径及び内径は、環帯１８６及び中心体１８８Ｂの直径を調節することによって、調節できる。

ファイバースピナレット１２０Ａ、１２０Ｂは、生物学的作用物質、成長因子、及び／又は薬物（例えば、化学療法物質）のような、物質を、パッチ１７０中に組み込むのを、促進する。例えば、物質は、パッチ１７０の同軸ファイバー１６５によって画定された空洞内に、堆積できる。一実施形態では、ポリマー１４０は、多孔質ファイバー１６５及び／又は半可溶性ファイバー１６５を作り出すために、選択され、物質は、空洞からファイバー１６５を通って供給される。他の実施形態では、ポリマー１４０は、分解可能であり、物質は、ファイバー１６５が生体内で分解するように供給される。例えば、ファイバー１６５は、１秒〜１２ヵ月までの１秒以内に分解するように、構成できる。一実施形態では、物質のバースト放出は、システムに入る時に起こり、溶出は、所定期間に渡って起こる。ポリマー１４０の分解速度は、ポリマー１４０内の構成要素であるポリマーの比率を調節する、材料のバルク内に作用物質を投入する、ファイバーの表面に対して作用物質を機能的にする、及び／又はポリマーの分解によって又はポリマーからの作用物質の拡散によって作用物質を放出する、のような、投入方法及び／又は放出方法によって、操作できる。別の実施形態では、物質は、固体ファイバー１６５によって送達される。例えば、固体ファイバー１６５は、物質を溶液で含んだポリマー１４０から作り出すことができる。固体ファイバー１６５が分解するとき、物質は、周囲組織内へ放出される。

図５及び図６に示されるように、環帯１８６は、中心線１８２に対して垂直である。代替実施形態では、環帯１８６は、中心線１８２に対して斜め（例えば、鋭角又は鈍角に配向されている）である。ファイバー１６５の外径は、環帯１８６の内径によって定めることができる。

図７は、多層医用パッチ４３５の図である。パッチ４３５は、多数の対称的空間的組織化ファイバー４２０を有する医用パッチ層、及び、増大密度部分４３０のような種々の密度４２５を有する、多数の空間的組織化ファイバーを、有する医用パッチ層、を含んでいる。図７に示されるように、医用パッチ層４２０、４２５は、結合（例えば、融合、結合、接着、オーバーレイ）されて、補強ファイバー層を有する多層医用パッチ４３５を製造する。ファイバー層の、どんな組み合わせ、数、又はタイプでも、医用パッチ４３５を作り出すのに結合できる。パッチ、特に層４２０と層４２５とを結合することは、標準的なランダム組織化ファイバーのみを有する医用パッチよりも潜在的に大きな耐久性（例えば、引張強度）を呈しながら医用パッチの中心への細胞移動を促進する、医用パッチを、提供するのを促進する。パッチ４３５は、種々の、密度及び／又は厚さ（個別でも全体でも）、ファイバー組織化、ポリマー組成、表面コーティング、及び作用物質及び／又は薬物の濃度のタイプを、有する、層で、形成できる。

幾つかの実施形態では、多くの医用パッチ層４１０〜４２５は、多層医用パッチを作り出すのに結合できる。例えば、図１〜４によれば、ファイバーの第１セットをコレクター１０５上に堆積した後に、ファイバーの第１セットが完全に固まり又は硬化するのを待って、ファイバーの第２セットをコレクター１０５上に堆積する。ファイバーの第２セットは、コレクター１０５上のファイバー１６５の第１セットの上に直接に堆積できる。或いは、ファイバー１６５の第１セットは、コレクター１０５から移動され、ファイバー１６の第２セットが、導電性表面１６２及び／又はコレクター１０５上に堆積され、そして移動され、ファイバー１６５の第１セット上に接着され／覆う。その実施形態は、所定の場所におけるパッチの構造又は機械的補強の増大、及び、２次元的層及び積み重なった３次元的層、によって与えられた、細胞移動／細胞活性の追加の空間的制御を、促進する。幾つかの実施形態では、ナノファイバー中間層（例えば、ヒドロゲル又はポリマー足場）は、医用パッチ層４００及び／又は医用パッチ層４１０の間に、配置できる。

代表的な実施形態では、各層は、層が特殊な環境条件又は一時的条件の下で剥離したり分離したりするように、共に融合又は結合している。そのような制御された層間剥離は、ナノファイバー材料の機械的安定性の最大化、及び、ナノファイバーの隣接する層間の生物相互作用（例えば、細胞内殖、組織統合、細胞暴露など）を、もたらす。代表的な実施形態では、層を融合又は結合する方法は、加熱、機械的ストレス／圧力の付与、接着剤の付与、化学処理、架橋、及び機能化を、含むが、これらに限らない。

一実施形態では、隣接する層は、各層がパッチ４３５内で実質的に同様の速度で剥離又は分離するように、同様に又は可変的に、融合、接着、又は結合される。或いは、層は、各層が異なる速度で剥離するように、種々の方法で融合できる。図８は、種々の融合強度を時間と共に有するパッチ４４０、４４５、４５０の層間剥離を示している。代表的な実施形態では、軽度化学処理又は架橋、低圧物理的積層、又は低温熱処理のような、又はこれらに限らない、低強度接着４５５が、パッチ４４０の層を融合するのに使用される。同様に、中等度化学架橋、長期熱処理、中等度機械的エンタングルメント（entanglement）、中等度接着剤の付与、又は高圧物理的積層、又はこれらに限らない、中等度強度接着４６０が、パッチ４４５の層を融合するのに使用され、大規模化学架橋、大規模高温熱処理、大規模機械的エンタングルメント、ファイバー織り交ぜ又は編み込み、又はアグレッシブ接着剤の付与、又はこれらに限らないような、高強度接着４６５が、パッチ４５０の層を融合するのに使用される。代表的な実施形態では、パッチ４４０、４４５、４５０の分離４７０は、１日〜３０日又はこれに限らない、短時間後に、示され、パッチ４４０、４４５、４５０の分離４７５は、３０日〜３年又はこれに限らない、長時間後に、示される。示されているように、パッチ４４０は、加速分離として作用する短期間後に、実質的に分離され（４７０）、パッチ４４５は、遅延分離として作用する長期間後に、実質的に分離され（４７５）、パッチ４５０は実質的には分離しない。

図９及び図１０は、図８に示されたパッチ４４０のような多層ナノファイバー材料で修理された硬膜の組織学的断面５００、５０２である。図９によれば、パッチ４４０は、術後の２週間、硬膜５０４中に挿入されているものとして示されている。再生硬膜組織（「ネオデュラ（neodura）」）は、移植されたナノファイバー材料４４０の上及び回りに伸びて、示されている。再生硬膜繊維芽細胞は、ナノファイバー材料４４０のバルクを貫通して示されており、移植されたナノファイバー構成物の進行性細胞化を示している。多層ナノファイバー材料４４０の移植後２週間で、移植組織の組織学的検査によれば、層間剥離は無い。ナノファイバー材料４４０は、低度から中度の細胞内殖を有する、材料の均一ブロックとして、観察されるが、１層のナノファイバー層やナノファイバー層の分離は、観察されない。図１０は、術後６週間のパッチ４４０の制御された層間剥離、及び、天然硬膜組織及び／又は再生硬膜組織５０４内のパッチの統合を、示している。再生硬膜組織（「ネオデュラ」）５０４は、移植されたナノファイバー材料４４０の上及び回りに伸びて、示されている。更に、再生硬膜組織（「ネオデュラ」）は、ナノファイバー材料の層間剥離された層の中間に伸びて、示されている。再生硬膜繊維芽細胞は、ナノファイバー材料４４０のバルクを著しく貫通して示されており、移植されたナノファイバー構成物の堅調な細胞化及び統合を示している。移植構成物内のナノファイバーの各層の層間剥離が、移植組織の組織学的検査によって見られる。ナノファイバー材料４４０は、ナノファイバー単層の隣接表面に沿って延びている再生硬膜組織の薄層によって、分離された、２つの異質層として、観察される。術後の移植材料の制御された層間剥離の証拠は、材料を天然組織に固定するのに利用された縫合糸の近くに材料の多層が融合したままである、という観察によって、明確に示される。

図１１及び図１２は、図８に示されたパッチ４５０のような多層ナノファイバー材料で修理された再生硬膜の組織学的断面５０６、５０８である。図１１によれば、パッチ４５０は、術後の２週間、硬膜５０４中に挿入されているものとして示されている。再生硬膜組織（「ネオデュラ（neodura）」）５０４は、移植されたナノファイバー材料４５０の上及び回りに伸びて、示されている。再生硬膜繊維芽細胞は、ナノファイバー材料４５０のバルクを貫通して示されており、移植されたナノファイバー構成物の細胞化を示している。移植組織の組織学的検査によれば、層間剥離は無い。ナノファイバー材料４５０は、低度から中度の細胞内殖を有する、材料の均一ブロックとして、観察されるが、１層のナノファイバー層やナノファイバー層の分離は、観察されない。図１２は、パッチ４５０の層が術後６週間でパッチ４５０の回りで再生された硬膜組織５０４として実質的に融合したままであるのを高強度接着が可能としていることを、示している。再生硬膜組織（「ネオデュラ」）５０４は、移植されたナノファイバー材料４５０の上及び回りに伸びて、再び示されている。硬膜繊維芽細胞は、ナノファイバー材料４５０のバルクを実質的に貫通しており、移植されたナノファイバー構成物の堅調な細胞化を示している。ナノファイバーパッチ４４０とは違って、長期移植後の移植組織の組織学的検査によれば、ナノファイバーパッチ４５０の層間剥離は無い。ナノファイバー材料４５０は、１層のナノファイバー層の分離又は観察が無い、細胞内殖を示す、堅調な複合材料として、観察される。

図１３は、種々の割合でのパッチ６００、６０２、６０４内の層の分離を示している。各パッチ６００、６０２、６０４は、第１層６０６、第２層６０８、第３層６１０、及び第４層６１２を、含んでいる。なお、パッチ６００、６０２、６０４は４層を備えて示されているが、パッチは何層で製造されてもよい。パッチ６００によれば、低強度接着４５５が層６０６、６０８、６１０を融合するのに使用され、高強度接着４６５が層６１０、６１２を融合するのに使用されている。短期間後、層６０６、６０８、６１０の分離６１４が起こり、層は実質的に融合されたままである。パッチ６０２に示されるように、高強度接着４６５が層６０８、６１０、６１２を融合するのに使用されるが、中強度接着４６０は、層６０６、６０８を融合するのに使用される。層６０８、６１０、６１２間の分離は実質的には起こらないが、層６０６、６０８の分離６１６は、長期間後に起こる。パッチ６０４によれば、高強度接着４６５が、層間の分離が実質的には起こらないように、層６０６、６０８、６１０、６１２間で使用される。

多層医用パッチは、硬膜移植だけでなく他の再生医療用途にも有用である。ファイバーの連続層は、順序（例えば、放射状整列、補強、又はランダム配向）、密度（例えば、ファイバー密度の、低い、高い、又は混合）、パターン又は補強、及び組成（ポリマー）を、変えることで作り出すことができ、それらは、特殊な細胞が人工医用パッチの選択層を浸透し装着するのを、可能とする。例えば、高いファイバー密度を含む医用パッチは、一般に、細胞の移動及び浸透を阻止するが、低いファイバー密度を含む医用パッチは、一般に、細胞の移動及び浸透を増進する。そのような追加支持特性及び／又は補強特性は、細胞透過を妨げる高密度ファイバー堆積を作り出すことによって、及び、細胞の透過及び／又は内殖を促進する低密度ファイバー堆積領域を有することによって、実現される。

全体としては、多層ファイバー材料を形成する能力は、ここで述べるように、硬膜だけでなく、皮膚、心臓弁尖、心膜、及び／又は他の生体組織のような、他の生体組織の、天然多層構造を、繰り返すように構成された医用パッチの構成において、極めて有益である。しかも、医用パッチの１つ以上の層は、結果として生じるナノファイバー材料が移植後に完全に再吸収するように、生体吸収性ポリマーから製造できる。これらの足場を製造するのに利用されたポリマーの化学組成を操作することは、移植後の医用パッチの分解及び／又は再吸収の速度の特異的制御を、可能とする。

図１４は、図１に示されたシステム１００を用いることによって空間的に組織化されたファイバーの構造体を製造するための、代表的方法７００のフローチャートである。方法７００の一実施形態が図１４に示されているが、図示された作業のいずれも省略でき、作業は、図示されたものとは異なる順序で実行できる。代表的な実施形態では、方法７００は、第１の強度及び／又は極性（例えば、負の帯電又は接地）で帯電させる（７０５）コレクター１０５を、備えている。スピナレット１２０は、第１の強度及び／又は極性とは反対の第２の強度及び／又は極性（例えば、正の帯電）で帯電させる（７１０）。ポリマー（例えば、液体ポリマー）は、スピナレット１２０から供給される（７１５）。代表的な実施形態では、供給された（７１５）ポリマーは、コレクター１０５上に集められて（７２０）、構造体又はパッチを作り出す構造物１１２の、上又は実質的に近くに、多数のポリマーファイバーを形成する。供給された（６１５）ポリマーが集められ（７２０）、構造体が作り出された後に、構造体は、後処理７２５を受ける。その後処理７２５は、積層；層スタッキング（layer stacking）；結合及び／又は融合；化学処理；及び生物学的作用物質、成長因子、及び／又は薬物の付与；又はこれらに限らない処理を、含むことができる。

図１５は、図１４に示された方法７００によって製造された構造体又はパッチ層を融合又は結合するための、代表的方法７５０のフローチャートである。方法７５０は、第１、第２、第３パッチ層を提供する（７５５）ことを、含んでいる。第１パッチ層は、第１結合技術を用いることによって第２パッチ層に結合されている（７６０）。結合された（７６０）第１、第２パッチ層は、第１結合技術とは異なる第２結合技術を用いることによって第３パッチ層に結合されている（７６５）。代表的な実施形態では、結合技術は、加熱、機械的なストレス／圧力の付与、化学処理、架橋、及び機能化、又はこれらに限らない技術を、含んでいる。方法７５０は、第２パッチ層に結合された第１パッチ層を示しているが、多層（例えば、３、５、６層）は同時に結合できる。更に、処理を繰り返して、方法７５０によって製造された構造体に層を追加してもよい。

図１６は、図１４、１５に示された方法７００、７５０によって製造された構造体を用いることによって基質の欠陥を修理するための、代表的方法８００のフローチャートである。一実施形態では、方法８００は、欠陥を有する基質物質を提供すること（８０５）を、含んでいる。欠陥は、ボイド（void）、組織欠損、傷、損傷（insult）、及び／又は生体組織の機能低下をもたらす他の状態を、含む。代表的な実施形態では、基質は、生体組織である。或いは、基質は、濾過媒体、布地、膜媒体、及びコーティング、又はこれらに限らないもの、を含む、基質でもよい。一実施形態では、提供された（８０５）欠陥は、下層組織（例えば、腫瘍）へのアクセスを提供するための外科的切開によって作り出されたボイドを、含む。別の実施形態では、ボイドは、壊死組織（例えば、皮膚細胞）を切除することによって作り出される（８０５）。代表的な実施形態では、欠陥をカバーすることができる１つ以上のパッチが、選択される（８１０）。例えば、多数の医用パッチが、大きな及び／又は複雑な（例えば、不規則な形状）欠陥のために、選択できる（８１０）。代表的な実施形態では、略円形の欠陥の直径よりも大きな直径を有する医用パッチが、選択される（８１０）。或いは、パッチは、欠陥に適合させるために、手術前又は手術中に、選択され（８１０）、カスタマイズされる。パッチの選択８１０においては、どんな、サイズ、形状、及び／又は幾何学性の、構造体を、用いてもよい。

一実施形態では、成長因子及び／又は薬物（例えば、化学療法薬）のような物質が、医用パッチに付与される（８１５）。代表的な実施形態では、成長因子及び／又は薬物が、手術前に付与される（８１５）。しかしながら、成長因子及び／又は薬物は、手術中及び手術後又はこれらに限らない時に、付与してもよい（８１５）。一実施形態では、医用パッチは、物質に浸されて、物質が、医用パッチの同軸ファイバー内の空洞を占有すること、又はファイバーを備えたポリマーを医用パッチにドープ（dope）すること、又は医用パッチ内のファイバーの表面をコートすること、を可能とする。

代表的な実施形態では、パッチは、欠陥の少なくとも一部を、カバーし、修理し、補強し、及び／又は満たすために、生体組織に、付与（例えば、上に置かれる）される（８２０）。例えば、医用パッチは、硬膜組織、心臓組織、及び／又は欠陥を含む生体組織に、付与される（８２０）。一実施形態では、医用パッチの外周は、全欠陥が医用パッチで覆われるように、欠陥の外周を超えて延びている。幾つかの実施形態では、医用パッチは、多数の縫合糸、接着剤、及び／又は医用パッチを生体組織に取り付ける他の手段（インレー（inlay））によって、生体組織に結合される（８２５）。代替実施形態では、医用パッチは、例えば医用パッチへの生体細胞の接着（オンレー（onlay））によって、生体組織に融合するのが、単に可能である。別の実施形態では、医用パッチは、重なり無しで、組織の縁に直接に結合される。一実施形態では、医用パッチは、創傷／欠陥、又は欠陥の全体を覆う損傷、又は欠陥を満たすことない損傷の、頂部上に、置かれる。

一実施形態では、医用パッチが、生体組織に、付与されて（８２０）任意に結合された（８２５）後に、生体組織がカバーされる（８３０）。或いは、パッチは、部分的にカバーしてもよい。そのような実施形態では、非透過性又は透過性であるバッキング（backing）が、パッチに結合される。一実施形態では、欠陥を覆っている他の組織（例えば、真皮及び／又は表皮）が修理（例えば、縫合閉じ）される。他の実施形態では、１つ以上の保護層が生体組織の上に付与される。例えば、ゲル、軟膏、及び／又は抗菌剤のような、保護物質と共に又は保護物質無しに、包帯が、植皮に付与される。一実施形態では、保護層は、カバー、膜組織、包帯、メッシュ、及び、ここで述べたような追加の医用パッチのようなナノファイバー構造、又は、これらに限らないものを、備えている。

ここで述べられた実施形態は、硬膜の、修理、置換、又は拡張を、含む、種々の外科手術によって、使用可能であり、それらは、経蝶形骨洞手術（例えば、下垂体腺腫の外科的除去）、種々のタイプの頭蓋底手術、及び／又は頭蓋腫瘍又は脊椎腫瘍（例えば、髄膜腫及び／又は星状細胞腫）の外科的除去であり、又はこれらに限らない。一実施形態では、医用パッチは、骨折（例えば、複雑骨折）に付与される。他の実施形態では、医用パッチは、皮膚の欠陥（例えば、火傷）に付与される。

更に、その実施形態は、硬膜代用品、植皮（例えば、真皮又は表皮）用の医用パッチ、気管修理用の医用パッチ、人工心臓弁尖用の足場、消化管の外科的修理（例えば、腹部ヘルニア又は潰瘍）用の人工メッシュ、心臓欠陥の外科的修理用の人工メッシュを、提供する。ここで述べられた実施形態は、生体組織（例えば、心筋細胞又は心臓組織、筋肉、皮膚、結合組織、腸組織、胃組織、骨、消化管、及び粘膜）による医用パッチの移動を可能にするために十分に可撓性を有する心臓パッチを、提供することを、促進する。

幾つかの実施形態では、医用パッチは、修理されている生体組織の厚さよりも、大きい又は小さい、厚さを、有している。空間的に組織化されたポリマーファイバーを有する医用パッチは、組織修理の労力を低減すること、組織治癒に要する時間を改善すること、人獣共通感染症のリスクを低減し又は取り除くこと、を促進する。更に、そのような医用パッチは、製造するのが比較的簡単であり、形状、サイズ、及び化学組成を、特注する（customization）のが可能であり、効用及び非免疫原性を改良する。しかも、空間的に組織化されたポリマーファイバーを有する医用パッチは、布様組成の故に優れた取扱特性を示し、自家移植組織を取得するための再手術の必要性を取り除き、拘縮及び癒着のリスクを公知製品と比較して低減する。更に、ここで述べられたパッチは、臨床応用及び非臨床応用又はこれらに限らないような、種々の用途において、補強、強化、積層、及び／又は密封を、促進する。

上記の記述は、多くの特徴を含んでいるが、これらは、本発明の開示の範囲を限定するように解釈されるものではなく、現在の好ましい実施形態の幾つかを単に例示するものである。同様に、本発明の精神又は範囲を逸脱しない他の実施形態を、創出してもよい。例えば、図示された例は、臨床応用で使用されているが、上述したナノファイバー構造体は、濾過、布地、膜技術、及びコーティングのような、非臨床応用を、有することができる。異なる実施形態の特徴は、組み合わせて使用してもよい。それ故、本発明の範囲は、上述の記載によるよりは、添付の請求項及びそれらの法的等価物によってのみ、示され、限定される。ここで述べられたように、本発明の意味及び範囲に入る、本発明に対する追加、削除、及び変更は、これらによって包含される。

ここで使用されているように、単数で列挙され「１つの」の単語で続行される、要素又はステップは、明確に排除することが記載されていない限り、複数の要素又はステップを排除しないように解釈される。しかも、本発明の「一実施形態」という記載は、列挙された特徴を組み込んだ追加の実施形態の存在を排除するように解釈されるものではない。

上述の説明は、種々の実施形態を開示するために実施例を使用しており、それらは、ベストモードを含んでおり、当業者がそれらの実施形態を実行するのを可能とするが、任意の装置又はシステムを作成して使用すること、及び、任意の具体化された方法を実行することを、含んでいる。特許的範囲は、請求項によって画定され、当業者に想起される他の実施例を含む。そのような他の実施例は、請求項の文言とは異ならない構成要素を有しているならば、又は、請求項の文言とは実質的に異ならず等価な構成要素を含んでいるならば、請求項の範囲内のものである。

Claims (39)

1. 多数のファイバーを含む構造体を製造するシステムであって、
   所定パターンを有し、第１極性で帯電している、ポリマーコレクターと、
   ポリマーを供給するように構成されたスピナレットと、
   を備えており、
   前記スピナレットは、前記スピナレットから供給されたポリマーがファイバーコレクターの前記所定パターン上に多数のファイバーを形成するように、前記第１極性とは実質的に反対の第２極性で帯電している、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記コレクターと前記スピナレットとを帯電させるように構成された電源装置を、更に備えている、
   請求項１記載のシステム。
3. 前記コネクターが、前記所定パターンを形成するよう相互連結した、多数の構造物を、備えている、
   請求項１記載のシステム。
4. 前記構造物は、多数のリブ及び多数の継ぎ目の、少なくとも１つを、備えている、
   請求項３記載のシステム。
5. 相互連結された前記構造物内に配置された、少なくとも１つの表面を、更に備えている、
   請求項４記載のシステム。
6. 前記所定パターンが、少なくとも２つのファイバー密度を有する構造体を、製造するように、構成されている、
   請求項１記載のシステム。
7. 前記コレクターの前記所定パターンが、対称である、
   請求項１記載のシステム。
8. 前記コレクターの前記所定パターンが、非対称である、
   請求項１記載のシステム。
9. 多数のファイバーを含む構造体を製造する方法であって、
   所定パターンを有するコレクターを提供することと、
   前記コレクターを第１極性で帯電させることと、
   提供された前記コレクター上にポリマーを供給するように構成されたスピナレットを、提供することと、
   前記スピナレットを、前記第１極性とは実質的に反対の第２極性で帯電させることと、
   ポリマーが前記構造物を画定する多数のファイバーを形成するように、前記コレクター上にポリマーを供給することと、
   を備えており、
   前記構造物が、多数の前記ファイバーによって形成された少なくとも２つの密度を、有している、
   ことを特徴とする方法。
10. 成長因子及び薬物の、少なくとも１つを、多数の前記ファイバーに付与すること、を更に備えている、
    請求項９記載の方法。
11. 多数の前記ファイバーを化学処理すること、を更に備えている、
    請求項９記載の方法。
12. コレクターを提供することが、前記所定パターンを形成するよう相互連結した、多数の構造物、を備えたコレクターを、提供することを、更に備えている、
    請求項９記載の方法。
13. コレクターを提供することが、相互連結された前記構造物内に配置された、少なくとも１つの表面、を備えたコレクターを、提供することを、更に備えている、
    請求項１２記載の方法。
14. コレクターを提供することが、前記所定パターンが少なくとも２つのファイバー密度を有する構造体を製造するように構成されているような、コレクターを、提供することを、更に備えている、
    請求項９記載の方法。
15. 基質の欠陥を修理する方法であって、
    欠陥を有する基質を提供することと、
    多数のポリマーファイバーから形成されており、多数の密度を有している、構造体を、提供することと、
    前記基質に前記構造体を付与することと、
    を備えていることを特徴とする方法。
16. 前記基質に前記構造体を結合させることを、更に備えている、
    請求項１５記載の方法。
17. 前記基質が生体組織である、
    請求項１５記載の方法。
18. 前記構造体が、硬膜及び心臓組織の、少なくとも１つに、付与されている、
    請求項１５記載の方法。
19. 前記基質及び前記構造体をカバーすることを、更に備えている、
    請求項１５記載の方法。
20. 基質の欠陥を修理するのに使用する構造体を製造する方法であって、
    多数のポリマーファイバーによって形成された第１層を、提供することと、
    多数のポリマーファイバーによって形成されており、多数の密度を有している、第２層を、提供することと、
    前記第１層及び前記第２層が、所定時間及び環境条件の、少なくとも１つを経て、分離するように、構成されているような、第１結合法を、用いて、前記両層を結合させることと、
    を備えていることを特徴とする方法。
21. 第１結合法を用いることが、加熱、機械的ストレスの付与、機械的圧力の付与、接着剤の付与、化学処理、架橋、及び表面機能化の、少なくとも１つを、備えている、
    請求項２０記載の方法。
22. 第１層を提供することが、生体組織に付与されるように構成された第１層を、提供することを、更に備えている、
    請求項２０記載の方法。
23. 第２層を提供することが、生体組織に付与されるように構成された第２層を、提供することを、更に備えている、
    請求項２０記載の方法。
24. 多数のポリマーファイバーによって形成された第３層を、提供することを、更に備えている、
    請求項２０記載の方法。
25. 第１結合法とは異なる第２結合法によって、前記第３層を、前記第１層及び前記第２層の、少なくとも１つに、結合させることを、更に備えている、
    請求項２４記載の方法。
26. 第１結合法によって、前記第３層を、前記第１層及び前記第２層の、少なくとも１つに、結合させることを、更に備えている、
    請求項２４記載の方法。
27. 透過性及び非透過性の、少なくとも一方である、バッキングを、提供することと、
    前記バッキングを、前記第１層及び前記第２層の、少なくとも１つに、結合させることと、
    を更に備えている、
    請求項２０記載の方法。
28. 基質の欠陥を修理するのに使用する構造体であって、
    多数のポリマーファイバーによって形成された第１層と、
    第１結合法を用いて第１層に結合された第２層と、
    を備えており、
    前記第２層は、多数のポリマーファイバーによって形成された多数の密度を、有しており、
    前記第１層及び前記第２層は、所定時間及び環境条件の、少なくとも１つを経て、分離するように、構成されている、
    ことを特徴とする構造体。
29. 第１結合法が、加熱、機械的ストレスの付与、機械的圧力の付与、接着剤の付与、化学処理、架橋、及び表面機能化の、少なくとも１つを、備えている、
    請求項２８記載の構造体。
30. 前記第１層及び前記第２層が、生体組織に付与されるように構成されている、
    請求項２８記載の構造体。
31. 第１結合法とは異なる第２結合法を用いて前記第１層及び前記第２層に結合された第３層を、更に備えている、
    請求項２８記載の構造体。
32. 第１結合法を用いて前記第１層及び前記第２層に結合された第３層を、更に備えている、 請求項２８記載の構造体。
33. 前記第１層及び前記第２層の、少なくとも１つに、結合されている、バッキングを、更に備えており、前記バッキングは、第３結合法を用いて結合されている、
    請求項２８記載の構造体。
34. 前記バッキングが、透過性及び非透過性の、少なくとも一方である、
    請求項３３記載の構造体。
35. 基質の欠陥を修理する方法であって、
    欠陥を有する基質を提供することと、
    多数のポリマーファイバーから形成されており、多数のポリマーファイバーによって形成された第１層と前記第１層に結合された第２層とを備えている、構造体を、提供することと、
    前記基質に前記構造体を付与することと、
    を備えており、
    前記第２層は、多数のポリマーファイバーによって形成された多数の密度を、有しており、
    前記第１層及び前記第２層は、所定時間及び環境条件の、少なくとも１つを経て、分離するように、構成されている、
    ことを特徴とする方法。
36. 前記基質に前記構造体を結合させることを、更に備えている、
    請求項３５記載の方法。
37. 前記基質が生体組織である、
    請求項３５記載の方法。
38. 前記構造体が、硬膜及び心臓組織の、少なくとも１つに、付与される、
    請求項３５記載の方法。
39. 前記基質及び前記構造体をカバーすることを、更に備えている、
    請求項３５記載の方法。

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